一种基于相位恢复算法和计算关联成像的图像加解密方法

摘要

本发明公开了一种基于相位恢复算法和计算关联成像的图像加解密方法，属于光学信息安全领域。本发明首先将一幅秘密图像通过随机相位板的调制转化为一幅简单的二值图像，然后经随机振幅调制进行单像素探测，获得密文；密文与随机振幅模板进行关联运算即可重构二值图像，然后经随机相位调制获得秘密图像。该发明中关联成像重构的二值图像带有噪声，需要进行二值化处理并通过腐蚀和膨胀算法进行精确重构；系统中的随机相位板是通过相位恢复算法计算获取的，不同的秘密图像计算获得不同的随机相位板，所以本质上是一种“一次一密”加密系统，具有很高的安全性；另外，单像素探测可以减少密文的数据量，为其传输和存储带来便利。

主权项

一种基于相位恢复算法和计算关联成像的图像加解密方法，其特征在于：(Ⅰ)加密步骤如下：利用相位恢复算法，通过计算机反复迭代计算，获取光学4f系统中的空域相位板Ⅰθ(x,y)和频域相位板Ⅰ使得待加密图像f(x,y)能够通过4f系统转换为一幅任选二值图像t(x,y)；将待加密图像f(x,y)、空域相位板Ⅰ和频域相位板Ⅰ放入4f系统，同时在4f系统的输出平面上放置一振幅型空间光调制器，利用平行的相干光照射，同时通过计算机控制所述振幅型空间光调制器产生M个随机振幅模板A_r(x,y)，r＝1,2，…，M，对4f系统的输出光场进行随机振幅调制，然后经凸透镜会聚于单像素探测器，获得M个加密数据{E_r}，E_r＝∫∫A_r(x,y)t(x,y)dxdy；(Ⅱ)解密步骤如下：将M个加密数据{E_r}与随机振幅模板{A_r(x,y)}进行关联运算获取重构过渡图像其中，<E>为{E_r}的平均值；对重构过渡图像进行二值化处理，然后通过腐蚀与膨胀算法去除噪声，得到复原过渡图像t'(x,y)；设置空域相位板Ⅱ为φ(x,y)，其中φ(x,y)为加密时4f系统输出平面上产生的相位，频域相位板Ⅱ为将重构过渡图像t'(x,y)、空域相位板Ⅱ和频域相位板Ⅱ放入4f系统进行逆变换，通过光强探测器探测即可获得解密图像，其中，表示傅里叶变换，表示逆傅里叶变换，上标*表示共轭运算。